KR102319380B1 - 태양광 전력을 이용한 조류퇴치용 해상 구조물 - Google Patents

태양광 전력을 이용한 조류퇴치용 해상 구조물 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 조류퇴치용 해상 구조물은 물 위에 부유된 상태로 배치되는 부표(110); 상기 부표(110)의 상단부 상에 배치되어져 조류의 접근을 감지하는 조류 센서부(140); 상기 부표(110)의 측방 상에 방사상으로 배치되어져 조류를 퇴치하는 물대포; 및 상기 물대포를 조정하기 위한 모터부 및 상기 조류 센서부(140) 상에 전력을 공급하는 태양광 패널;을 포함하고, 상기 조류 센서부(140)를 통하여 접근하는 조류 감지 시에, 상기 태양광 패널을 통해 전력을 생산하고 상기 모터부를 이용하여 상기 조류 퇴치부(150)의 방향을 조정한 상태에서 상기 조류 퇴치부(150)를 통해 조류 접근 방지 기능을 수행한다.

Description

태양광 전력을 이용한 조류퇴치용 해상 구조물{Marine structures for algae eradication using solar power}
본 발명은 태양광 전력 및 조류 퇴치부를 이용하여 조류를 퇴치하기 위한 장치에 관한 것으로서, 특히 수상에 위치한 부표를 이용하되 태양광 전력과 별도로 물을 펌핑하여 조류 상으로 분사할 수 있는 물대포 발사부, 레이저 발사부, 소리 발생부 등을 갖는 조류퇴치용 해상 구조물에 관한 것이다.
일반적으로 해상에 설치되어 물고기를 양식하게 되는 가두리 양식장에 피해를 주는 조류로는 전체 피해의 80%를 차지하고 있는 왜가리와, 나머지 20%를 차지하고 있는 황새, 갈매기류 등이 있는데, 황새, 갈매기류는 주로 주간에만 활동을 하여 양식장의 작업자들에 의해 물고기의 피해를 막을 수 있으나, 왜가리는 야행성 동물로 물고기의 피해 막을 수 없게 되는 문제점이 있었다.
그래서 야간에 불을 밝혀 두어 왜가리에 의한 피해를 막아 보려고 하고 있으나, 이러한 경우 역시 사람이 없어 피해를 보게 되는 것은 마찬가지이고, 오히려 양식되는 물고기의 생체리듬에 나쁜 영향을 미치게 되는 문제점이 발생하였다.
해상에 배치된 태양광 모듈을 보면 조류에 의해 배출된 산을 함유한 배설물을 오래 방치하면 철제 구조물이 부식되는 문제점이 발생한다. 한편, 상기 오염 물질 등을 빗물로 제거하기 어려운 경우에는 약품 등의 세정제를 사용하게 되는데, 이러한 경우엔 수질오염이 발생한다는 단점이 있다.
기존에 가장 많이 사용되고 있는 조류퇴치 제품은 새들이 싫어하는 소리를 이용하여 퇴치하는 것을 들 수 있다.
인천 공항의 경우엔 이착륙시 항공기와 조류의 충돌을 방지하기 위하여 산탄엽충을 사용하고 있지만 엽총의 유효사거리는 50m정도로 짧아 이를 보완하기 위하여 음파퇴치기를 사용하고 있다. 음파 퇴치기는 사정거리가 600m에 달해 효과적인 조류 퇴치를 보이고 있으나 멀리서 들어도 사람귀가 얼얼할 정도의 소리를 내며 또한 조류의 학습 효과로 음파 퇴치기만 사용시 도망가지 않는 현상이 발생된다. 현재는 엽총과 음파퇴치기를 병행하고 불규칙한 시간대에 사용을 하고 있고, 특히 무조건 포획이 아닌 조류에게 특정 장소에 대한 위험성을 인식시켜 다시 들어오지 못하도록 하고 있는바, 상기 이유로 수상태양광에 적용하기에는 문제가 있다.
농촌에서 많이 사용되고 있는 조류퇴치기는 가능한 주변 농가에 피해가 없어야 하며 저비용이 요구되어 맹금류 모형의 연을 이용하고 있지만, 조류 퇴치 효과는 높으나 바람이 강한지역 또는 태풍이 지나가는 경우 사용할 수 없거나 파손되는 경우가 자주 발생되는바, 바람이 많은 바다에서 사용하기에는 적절하지 않다.
한편, 조류인플루엔자 방지를 위하여 조류 퇴치용 레이저를 사용하여 15km 구간의 철새 접근을 차단하고 있는바, 조류퇴치에 효과는 좋으나 고가의 레이저가 사용되었고 사람이 직접 순찰을 돌며 조류를 퇴치해야하는 점으로 인하여 수상태양광에는 적합하지 않다.
조류 퇴치에 관한 기술을 기술하는 선행 특허로는 한국등록특허 10-1416886 및 한국공개특허 10-2020-0048822를 들 수 있지만, 상기의 기술들은 탄성을 지닌 착지방지선을 이용하여 태양광 패널에 조류가 착지하는 것을 방지하는 형태를 갖는 태양광 패널용 조류퇴치장치를 개시한다는 것을 알 수 있다.
본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하고자 하는 것으로서, 수상에 위치한 부표를 이용하되 태양광 전력과 별도로 물을 펌핑하여 조류 상으로 분사할 수 있는 물대포 발사부, 레이저 발사부, 소리 발생부 등을 갖는 조류퇴치용 해상 구조물에 관한 것이다.
본 발명은 부표 상에 배치되어져 조류를 감지하는 비전 센서, 펌프를 통해 공급된 물을 이용하여 조류를 퇴치하는 물대포와 같은 조류 퇴치부, 조류 퇴치부의 배치를 조정하기 위한 모터 및 전력을 생산하는 태양광 패널을 구비한 상태에서, 조류의 접근을 차단 및 퇴치할 수 있는 조류퇴치용 해상 구조물에 관한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 조류퇴치용 해상 구조물은 물 위에 부유된 상태로 배치되는 부표(110); 상기 부표(110)의 상단부 상에 배치되어져 조류의 접근을 감지하는 조류 센서부(140); 상기 부표(110)의 측방 상에 방사상으로 배치되어져 조류의 접근을 방지하는 조류 퇴치부(150); 상기 조류 센서부(140) 상에 전력을 공급하는 태양광 패널(120); 및 상기 조류 퇴치부(150)를 조정하기 위한 모터부;를 포함하고, 상기 조류 센서부(140)를 통하여 접근하는 조류 감지 시에, 상기 태양광 패널을 통해 전력을 생산하고 상기 모터부를 이용하여 상기 조류 퇴치부(150)의 방향을 조정한 상태에서 상기 조류 퇴치부(150)를 통해 조류 접근 방지 기능을 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 조류 센서부(140)는 비전 센서인 것이 바람직하다.
상기 부표(110)의 내부 중심부 상에 배치되는 무게추(160)를 더 포함하고, 이용하여 상기 부표(110)의 뒤집어짐을 방지하는 것이 바람직하다.
상기 조류 퇴치부(150)는 상기 부표(110)에 배치된 펌프(118)를 활용하여 바닷물인 염수 또는 저수지 물을 활용하여 물대포를 발사하여 조류 퇴치를 실시하는 것이 바람직하다.
상기 조류 퇴치부(150)는 레이저 빔 앞에 확산판 또는 다수의 레이저를 구비한 상태에서 발생하는 산란광을 이용하는 레이저 발사부인 것이 바람직하다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 조류퇴치용 해상 구조물은 부표 상에 배치되어져 조류를 감지하는 비전 센서를 통하여 공중에 접근하는 조류에 대한 센싱을 실시한 상태에서, 펌프를 통해 공급된 물을 이용하여 조류에 대하여 물을 고속으로 분사하는 물대포를 이용하되, 상기 물대포 구동용 모터와 비전 센서의 전원 공급은 태양광 패널을 이용하여 실시하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 조류퇴치용 해상 구조물의 전체적인 개념을 보인다.
도 2는 조류퇴치용 해상 구조물을 이루는 구성요소들 간의 결합 관계를 보인다.
도 3은 새를 인식할 수 있는 감지 센서 모듈을 통해 인식된 크기, 수량, 접근 방향 등의 정보를 이용하여 머신러닝을 통하여 새 퇴치에 대하여 학습한 상태에서 다양한 퇴치 방법을 선택하여 작동하는 알고리즘을 보인다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면 상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 조류퇴치용 해상 구조물은 물 위에 부유된 상태로 배치되는 부표(110); 상기 부표(110)의 상단부 상에 배치되어져 조류의 접근을 감지하는 조류 센서부(140); 상기 부표(110)의 측방 상에 방사상으로 배치되어져 조류의 접근을 방지하는 조류 퇴치부(150); 조류 퇴치부(150)의 작동 방향을 조정하기 위한 모터부(116) 및 상기 조류 센서부(140) 상에 전력을 공급하는 태양광 패널(120);을 포함하고, 상기 조류 센서부(140)를 통하여 접근하는 조류 감지 시에, 태양광 패널(120)을 통해 전력을 생산하고 모터부를 이용하여 물대포의 방향을 조정한 상태에서 물대포를 통해 물을 조류 상에 발사함으로써 조류 퇴치 기능을 수행한다.
부표(110) 상에 부착된 태양광 패널(120)로 발생된 전기를 배터리(114)에 저장한 상태에서 전원 공급부(115)를 통해 컨트롤러(130) 상에 전원을 공급하게 한다, 상기 컨트롤러(130)를 통해 비전 모니터에 해당하는 조류 센서부(140) 및 조류 퇴치부(150) 상에 전력을 분산 공급한다. 상기 컨트롤러(130)는 통신 모니터링부(131), 데이터 베이스(133) 및 물대포를 조정하기 위한 모터부(116)에 각각 접속된다.
조류 센서부(140)는 비전 센서일 수 있는데, 카메라를 활용하여 주간에 모니터링하여 조류감지 및 인식 기능을 갖는다.
조류 센서부(140)는 부표 카메라, 드론 카메라 및 움직임 감지 센서 등 다양한 형태로 적용 가능할 수 있다.
조류 퇴치부(150)는 물대포 발사부, 레이저 발사부, 라디오 발생부, 소리 발생부 및 햇빛 반사경 발생부를 포함하는 그룹 중 어느 하나일 수 있다. 즉, 라디오(소리 스피커), 햇빛 반사경, 레이저 등을 부표(110)에 부착 가능할 수 있는데 구체적으로는 부표(110) 상단 중앙의 조류 센서부(140)를 기준으로 측방 상에 레이저 발사부, 라디오 발생부 등을 배치하고, 상기 조류 퇴치부(150)의 하방 측으로 물대포 발사부를 배치하는 것일 수 있다.
상기 조류 퇴치부(150)는 새가 싫어하는 사이렌 작동을 통한 고주파 소음발생부를 채용하는 것일 수 있다.
조류 퇴치부(150)의 일 실시예인 물대포 발사부는 바닷물인 염수 또는 저수지 물을 활용하여 직접적으로 새를 맞출 수도 있지만 간접적으로 새가 위치한 부근에 물대포를 발사하여 조류 퇴치를 가능하게 한다.
물대포는 부표(110)를 이루는 지지다리부(112)의 상단부 상에 거치 가능할 수 있다. 부표(110) 상에서 조류퇴치용 해상 구조물의 외측방을 향해 배치될 수 있지만, 물대포는 별도의 액추에이터를 이용하여 부표(110)의 외측 방향으로 따라 더 이격된 위치로 이동될 수 있다.
물대포는 호스를 통해 공급된 고압의 물을 방출할 수 있는데, 물대포는 펌프 구동 및 호스를 통해 부표(110) 하부 측의 해수를 공급 받아 사용할 수 있다. 다만, 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다. 한편, 물대포는 부표(110) 내부에 배치된 저장 탱크에 저장된 담수 또는 해수를 공급받아 사용할 수도 있다.
조류 퇴치부(150)의 실시예인 물대포 발사부나 레이저 발사부가 새를 추적하여 작동을 하는 경우에, 기어 시스템을 이용하여 상하좌우 및 회전 등 방향을 전환할 수 있게 구성 가능하다. 구체적으로는, 맞물리도록 설정된 기어 장치를 이용하여 기계적으로 구동하게 한다.
조류 퇴치부(150)의 실시예인 레이저 발사부를 보면, 레이저 빔 앞에 확산판 또는 다수의 레이저를 구비한 상태에서 발생하는 산란광을 사용한다.
본 발명 상에서, 조류 센서부(140) 및 조류 퇴치부(150)는 드론과 같은 무인 비행체 상에 부착되어 감지 및 초기 조류퇴치를 할 수 있다. 구체적인 실시예로서는, 드론에 탑재된 적외선 카메라와 관제시스템을 통해 사람이 접근하기 힘든 수풀이나 늪지대에 숨어 있는 조류 떼를 탐지하고, 탐지된 조류 떼는 드론에서 송출되는 천적 울음소리와 공포탄 소리를 통해 효과적인 퇴치를 가능하게 한다. 또한, 드론에 장착된 조류 퇴치부는 "끼룩끼룩, 우두두두" 등과 같은 맹금류의 울음소리와 총소리, 미사일 소리 등 다양한 음향을 내뿜어 조류를 쫓는 기능을 가질 수 있다.
부표(110)는 수상에 띄울 수 있는 부유체인 것으로서, 새가 싫어하는 색을 조합하여 적용한다.
태양광 모듈(120)은 물대포 시스템 가동에 필요한 전기 생산 등 조류퇴치를 위해 사용되어지는 모든 기능을 제어하기 위한 것으로서, 물대포의 펌프 가동을 위한 전기 생산을 위하여 부표(110)의 사면 또는 일부면에 부착된다.
펌프(118)는 물대포 발사장치 기능을 하는 것으로서, 시위진압용 물대포 수준의 10~20bar 정도를 유지하는 고압 분사 기능을 갖는 한편, 위협용으로 직접 맞추지 않는 상태에서 물대표의 수압을 낮춰 최고압을 20bar 로 하되 최저압을 3bar 정도로 유지하는 형태로 가능하다.
모터부(116)는 부표(110)의 하부단 상에 배치되는 것으로서, 물대포의 방향 조정 기능을 하는 것으로서 구체적으로는 물대포의 좌우상하 위치를 조절한다.
배터리(114)는 태양광 모듈을 통해 생산된 전력을 저장하는 기능을 하는 것으로서, 물대포시스템 전력 공급을 한다.
부표(110)는 해저와는 체인 등으로 연결되어 떠내려가지 않도록 되어 있는데, 수중에 있는 조류퇴치용 해상 구조물의 위치를 나타내기 위해서도 사용된다. 상기 부표(110)는 예를 들어, 물에 비해 비중이 낮은 재질을 갖는 스티로폼 재질 등을 갖는 하부 지지체를 기반으로 한 상태에서 상기 하부 지지체 상에 복수의 지지다리부를 통해 트러스 구조를 형성함으로써 입체적인 형상의 구조물 형태를 갖게 한다. 한편, 부표(110)의 내부 중심부 상에는 무게추(160)가 배치될 수 있는데, 이를 이용하여 부표(110)의 뒤집어짐을 방지하게 한다.
조류 센서는 비전 센서일 수 있는데, 상기 비전 센서는 센싱 이미지에서 사물의 위치를 찾아 해당 사물의 구체적인 특성을 살펴보는 방식으로 검사를 수행한다. 시야(FOV)가 설정되면 전체 표적 범위 내에서 비전 툴을 실행하여 존재 유무, 완전성, 방향 등 여러 특성을 하나의 이미지에서 검사할 수 있다. 비전 센서의 네트워크는 쉽게 링크될 수 있기 때문에 모바일을 포함한 모든 워크스테이션에서 공정 제어에 필요한 결과, 이미지, 데이터 등을 확인할 수 있다.
태양광 발전을 할 수 있는 태양광 모듈은 태양광선의 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하는 장치로서, 빛에 의해 내부에서 전하가 이동하여 P극과 N극 사이에 발생되는 전위차에 의해 빛 에너지를 전기 에너지로 변환한다. 이러한 태양전지는 결정계와 비결정계로 분류되는 실리콘 반도체를 재료로 하는 실리콘 태양전지와 화합물 반도체를 재료로 하는 화합물을 갖는다.
구체적으로, 태양광 모듈은 부표(110)를 이루는 지지다리부 상에 태양광을 잘 받을 수 있도록 배치된 베이스판, 상기 베이스판 상에 구비된 태양전지 장착부 및 태양전지 장착부 상에 배치된 복수의 태양 전지판을 포함하는 PV 패널 형상을 갖는다.
본 발명은 조류를 퇴치하기 위한 부표(110) 상에 부착된 PV 모듈로 발생된 전기를 배터리에 저장한 상태에서, 상기 배터리에서 다시 펌프 작동을 통하여 물대포 발사, 사이렌 작동, 레이저 작동, 새를 인식할 수 있는 인식용 비전시스템 및 상기 모든 것을 제어할 수 있는 제어기를 작동하는 수상/해상용 부표 시스템을 제공한다.
한편, 비전 센서를 통해 접근하는 물체인 새의 크기, 수, 및 접근 방향 등을 분석한 상태에서 퇴치 방법을 선택하여 대응을 진행하는데, 상기 대응 방안으로는 소리, 레이저 및 물대포를 포함한 대응 방식을 어느 하나를 이용하여 접근하는 새에 대한 퇴치를 가능하게 한다. 한편, 새 퇴치 과정에서 만족스럽지 않은 결과를 가져온 경우엔 머신 러닝을 통해 새 퇴치 과정에 대한 학습을 가능하게 한다.
도 3은 새를 인식할 수 있는 감지 센서 모듈을 통해 인식된 크기, 수량, 접근 방향 등의 정보를 이용하여 머신러닝을 통하여 새 퇴치에 대하여 학습한 상태에서 다양한 퇴치 방법을 선택하여 작동하는 알고리즘을 보인다.
비전 모니터에 해당하는 조류 센서부(140)를 통해 접근하는 새들의 크기, 수량, 접근 방향 등의 정보를 수집, 분석한 상태에서 머신러닝을 통하여 새 퇴치에 대하여 학습하여 퇴치 방법을 선택한다.
퇴치 방법은 펌프 작동을 통한 물대포 발사, 사이렌 작동 및 레이저 작동 등을 포함한 다양한 방식을 통해 실현 가능하다. 즉, 정보 수집분석 결과를 토대로 상기의 다양한 방식 중 어느 하나를 적용한 상태를 머신 러닝을 통해 데이터화 한 상태에서, 퇴치를 못하는 방식을 제거한 상태에서 가능성이 높은 방법을 단계적으로 적용하는 것을 특징으로 한다. 구체적인 예를 들면, 우선적으로 사이렌 작동 및 레이저 작동을 통해 선제적으로 퇴치 방식을 적용한 상태에서 추가적인 방법을 요하는 경우에 물대포 발사 방식을 적용하는 것이 가능할 수 있다.
본 발명에 따른 조류퇴치용 해상 구조물은 부표 상에 배치되어져 조류를 감지하는 비전 센서를 통하여 공중에 접근하는 조류에 대한 센싱을 실시한 상태에서, 펌프를 통해 공급된 물을 이용하여 조류에 대하여 물을 고속으로 분사하는 물대포를 이용하되, 상기 물대포 구동용 모터와 비전 센서의 전원 공급 등 은 태양광 패널을 이용하여 실시한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110 : 부표
120 : 태양광 패널
130 : 컨트롤러
140 : 조류 센서부
150 : 조류 퇴치부

Claims (8)

  1. 물 위에 부유된 상태로 배치되는 부표(110);
    상기 부표(110)의 상단부 상에 배치되어져 조류의 접근을 감지하는 조류 센서부(140);
    상기 부표(110)의 측방 상에 방사상으로 배치되어져 조류의 접근을 방지하는 조류 퇴치부(150);
    상기 조류 센서부(140) 상에 전력을 공급하는 태양광 패널(120); 및
    상기 조류 퇴치부(150)를 조정하기 위한 모터부(116);를 포함하고,
    상기 조류 센서부(140)를 통하여 접근하는 조류 감지 시에, 상기 태양광 패널(120)을 통해 전력을 생산하고 상기 모터부(116)를 이용하여 상기 조류 퇴치부(150)의 방향을 조정한 상태에서 상기 조류 퇴치부(150)를 통해 조류 접근 방지 기능을 수행하며, 상기 조류 퇴치부(150)는 상기 부표(110)에 배치된 펌프(118)를 활용하여 바닷물인 염수 또는 저수지 물을 활용하여 물대포를 발사하여 조류 퇴치를 실시하는,
    는 것을 특징으로 하는, 조류퇴치용 해상 구조물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 조류 센서부(140)는 비전 센서인,
    조류퇴치용 해상 구조물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 부표(110)의 내부 중심부 상에 배치되는 무게추(160);를 더 포함하고, 상기 무게추(160)를 이용하여 상기 부표(110)의 뒤집어짐을 방지하는, 조류퇴치용 해상 구조물.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 조류 퇴치부(150)는 레이저 빔 앞에 확산판 또는 다수의 레이저를 구비한 상태에서 발생하는 산란광을 이용하는 레이저 발사부가 구비된,
    조류퇴치용 해상 구조물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 조류 퇴치부(150)는 새가 싫어하는 사이렌 작동을 통한 고주파 소음발생부가 구비된, 조류퇴치용 해상 구조물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 조류 센서부(140) 및 조류 퇴치부(150)는 상기 부표(110) 상에 위치 변경 가능하게 결합되는, 조류퇴치용 해상구조물.
  8. 제1항에 있어서, 상기 조류 센서부(140) 및 조류 퇴치부(150)는 드론과 같은 무인 비행체 상에 부착되어 감지 및 초기 조류퇴치를 할 수 있는, 조류퇴치용 해상 구조물.
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